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- 納米傳感器：讓你變身蜘蛛俠
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2014/12/12
如果你是一名漫威的忠實(shí)粉絲，估計(jì)也曾有過這樣不切實(shí)際的幻想，希望某天能夠像蜘蛛俠一樣上天入地?zé)o所不能。不過這并不是白日做夢(mèng)，韓國(guó)的科學(xué)家們發(fā)明出一款神奇的“蜘蛛俠納米縫隙傳感器”，借助聲音震動(dòng)的原理，可以讓一名普通人擁有“蜘蛛俠般的第六感”。
普通的聲音傳感器已經(jīng)有多年的發(fā)展歷史，現(xiàn)在正廣泛的運(yùn)用于日常生活中。例如錄音、語音辨識(shí)、地震預(yù)測(cè)，此外醫(yī)療系統(tǒng)中的可穿戴血壓測(cè)量?jī)x也嵌入了該模塊。
而這套納米縫隙傳感器的概念便是源生于“真正的蜘蛛”仿生學(xué)。在人們的印象中，蜘蛛是一種肢體活動(dòng)極其靈活的節(jié)肢動(dòng)物。比如說，當(dāng)你試圖卷起一份雜志拍掉餐桌上這個(gè)“恐怖的怪獸”，蜘蛛第一時(shí)間就能察覺出你的舉動(dòng)，并且早早的逃之夭夭了。
其實(shí)蜘蛛的八條腿上的關(guān)節(jié)位置處都有著一種神奇的“感覺器官”，與內(nèi)部神經(jīng)系統(tǒng)直接聯(lián)系。而外界環(huán)境中的物體運(yùn)動(dòng)（哪怕是人的及其輕微的小動(dòng)作），都能通過震動(dòng)引發(fā)蜘蛛體內(nèi)的“第六感警報(bào)“。
不久前的《自然》雜志刊登了此項(xiàng)有突破性意義的仿生學(xué)研究報(bào)告，相信將會(huì)給未來解決人體問題帶來福音。
整套系統(tǒng)的獨(dú)特之處在于，傳感器間的縫隙間距達(dá)到了納米級(jí)別，這也就保證了很高的傳感靈敏度。具體說來，研究人員們?cè)谡硰椥跃酆衔锉砻嫣砑?0納米厚度的鉑金層，搭建了傳感器框架。通過讓表面的鉑金變型延展，上下層之間便產(chǎn)生了空隙，暴露出底層的聚合物，研究人員便借助次測(cè)量傳感器表面的電導(dǎo)系數(shù)。
實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，尤其是針對(duì)音頻的測(cè)試，納米裂縫傳感器的表現(xiàn)是優(yōu)于傳統(tǒng)的傳聲器。在干擾噪音高達(dá)92分貝的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，傳感器能夠在準(zhǔn)確的捕捉到測(cè)試人員說出的
“go” “jump” “shoot”和“stop”等基本單詞，但是普通的傳聲器甚至不能清晰的錄制聲音。
研究人員進(jìn)行了更加深入的測(cè)試。當(dāng)把傳感器配置在小提琴的表面，它能夠精確的記錄下樂曲中的每一個(gè)音符，并且將其“翻譯”給外接設(shè)備，輸出為電子樂曲。另外更有趣的是，將傳感器佩戴在手腕處，它還能精確的測(cè)量人體的心跳。
德國(guó)普朗克研究所的Peter Fratzl教授，曾于2009年在《自然》雜志上發(fā)表了一片關(guān)于機(jī)電傳導(dǎo)器系統(tǒng)的學(xué)術(shù)論文。而該韓國(guó)團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)導(dǎo)人Daeshik Kang，便是得到了論文的啟發(fā)，開展了納米傳感器的研究項(xiàng)目。
Fratzl教授表示，如果這項(xiàng)研究成果有些晦澀難懂，可以用這樣一個(gè)形象的“瓷磚效應(yīng)”的例子來解釋它：把納米傳感器比作整齊排列牢固粘貼在底層橡膠上瓷磚。當(dāng)借助外力將底層橡膠的面積拉伸至101%，瓷磚的面積不會(huì)改變，但瓷磚間的縫隙必然變大。最關(guān)鍵的是，每一塊瓷磚覆蓋的底部橡膠，擴(kuò)大的面積要大于1%。例子中的瓷磚就相當(dāng)于納米傳感器，骨骼的運(yùn)動(dòng)便相當(dāng)于拉伸橡膠的操作。
參與這項(xiàng)研究的首爾大學(xué)航空航天工程專業(yè)的Mansoo Choi教授說，“縫隙間的打開和閉合，會(huì)在測(cè)量中得到放大，于是這款納米裂縫傳感器，在檢測(cè)電阻率方面有著超高的靈敏度。”
在后續(xù)的研究中，團(tuán)隊(duì)希望能夠找到一種更合適的材料，替換目前版本的納米裂縫傳導(dǎo)器中造價(jià)昂貴的鉑金，來讓這項(xiàng)技術(shù)得到普適性的推廣。 Choi教授表示，“今后研究的著力點(diǎn)將放在改善系統(tǒng)的耐用度和持久性上，我們希望在3-5年內(nèi)，能夠讓該產(chǎn)品投入到商業(yè)量產(chǎn)。”
運(yùn)用聲音導(dǎo)致的空氣震動(dòng)，從而識(shí)別運(yùn)動(dòng)的概念果然是很巧妙。除了能夠有效排除外界噪聲之外，納米傳感器還需要做到能夠高精度識(shí)別特定頻段的聲音。例如前文提到的醫(yī)療健康中的測(cè)量血壓、脈搏等功能，需要讓傳感器對(duì)某個(gè)人體信號(hào)格外的敏感，而不只是單純的記錄聲音和震動(dòng)。所以小編覺得，功能不在于多，而在于精。不過依舊是非常期待，在未來能夠看到一款“蜘蛛俠第六感”傳感器。
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